2.2.2 Геохімія і мінералогія

Апатити і фосфорити видобуваються з метою вилучення з них або використання фосфору, який знаходиться в їхньому складі.

Кларк фосфору 0,08-0,12 %. Густина 1,83-2,3 г/см³, температура плавлення 44,1 ^оС для білого фосфору і 590 % для червоного фосфору.

У вільному стані фосфор в природі не зустрічається. Основним джерелом отримання фосфору є апатитові і фосфоритові руди.

Апатити - це гірські породи ендогенного походження – магматичні і метаморфічні, які містять у промислових кількостях мінерали групи апатиту – фторапатит Ca₁₀(PO₄)₆ F і хлорапатит Ca₁₀(PO₄)₆ Cl ₆. У природі більш розповсюджені фторапатити. У мінералах групи апатиту у вигляді домішок можуть бути присутні Sr, Ba, Fe, Al, Na, Co₃.

Серед промислових руд апатиту виділяють власне апатитові руди, в яких апатит є основним промисловим мінералом, і комплексні руди, в яких апатит присутній у невеликих кількостях і вилучається попутно із іншими цінними компонентами.

Власне апатитові руди поділяються на: а) апатит-нефелінові (нефелін-апатитові) і б) апатит-кварц-діопсидові руди. Серед комплексних руд виділяють: а) апатит-магнетитові; б) апатит-франколітові; в) апатит-кальцітові і г) апатит-титаномагнетитові руди. Якість апатитових руд, як і фосфоритів, визначається вмістом P₂O₅.

Фосфорити – це осадочні мінеральні утворення, які складаються з мінералів, близьких за складом до фторапатиту, а також з кварцу, халцедону, глауконіту, доломіту, кальциту, глинистих мінералів та ін. За складом і будовою виділяють конкреційні (желвакові), зернисто-мушлеві і масивні фосфорити.

Конкреційні фосфорити – це скупчення конкрецій кулеподібної і неправильної (желваків) форми, які складаються з різних нефосфатних мінералів, зцементованих аморфною або кристалічною фосфатною речовиною. Розміри конкрецій коливаються від долів міліметра до 35 см. Залягають вони у піску, глині, конгломераті, вапняку та інших осадових породах. Вони можуть знаходитись в породах у розсіяному стані або у вигляді суцільної маси.

Зернисто-мушлеві фосфорити – це фосфорити, які складаються із дрібних стяжінь (оолітів) і уламків фосфатів або з уламків фосфоризованих мушлей. Ці фосфорити зустрічаються переважно у пісках і пісковиках із глинисто-залізистим або вапняковистим цементом.

Масивні фосфорити – це однорідні осадові породи темно-сірого, бурого, чорного, інколи світло-сірого і білого кольорів, подібні до окременілих вапняків і доломітів. Лише під мікроскопом встановлюється, що порода складається з дрібненьких оолітів або кристалічних зерен фосфатної речовини.

2.2.3 Генетичні типи родовищ

Родовища апатитів поділяються на: 1) власне магматичні (пізньомагматичні); 2) карбонатитові; 3) метаморфізовані.

Власне магматичні (пізньомагматичні) родовища.

Утворення даних родовищ пов’язане із диференціацією магми і відокремленням залишкового розплаву, у якому накопичуються леткі фосфорні сполуки. Поклади апатитвміщуючих руд залягають у вигляді шлірів, штоків, жил, лінз і пластоподібних тіл і розташовуються у межах материнських інтрузій.

У залежності від складу материнських інтрузій і мінерального складу рудних тіл серед магматичних родовищ виділяють декілька формацій: формацію апатит-нефелінових руд, формацію апатит-магнетитових руд, формацію титаномагнетитових руд.

До власне магматичного класу родовищ відносяться масиви діоритових порід, які містять апатит у розсіяному (вкрапленому) стані.

До вказаних родовищ відносяться: Росія (Кольський півострів – Хібіни, Кусінське, Кручінінське, Ошурковський діоритовий масив), Україна (Стремигородське, Новополтавське), Швеція (Кірунавара).

Карбонатитові родовища.

Родовища даного генетичного типу пов’язані із інтрузіями ультраосновного і лужного складу, які прориваються тілами карбонатитів. На всіх карбонатитових родовищах апатит є продуктом попутного видобутку комплексних руд, серед яких основне значення мають: а) апатит-магнетитові багаті руди (10-20 %P₂O₅) і б) власне карбонатитові апатитвміщуючи руди (P₂O₅ – до 5 %).

Прикладами карбонатитових родовищ є: Росія (Кольський півострів – Ковдорське, Красноярський край – Єсей, Алдан – Арбарастах).

Метаморфізовані родовища.

Даний генетичний тип родовищ за промисловим значенням займає третє місце після магматичних і карбонатитових. Серед метаморфізованих родовищ виділяють два підтипи: а) родовища, які утворились при регіональному метаморфізмі фосфоритоносних осадових порід, і б) родовища, які утворились в результаті контактового метаморфізму осадових пластів фосфоритів.

Родовища першого підтипу пов’язані із докембрійськими комплексами кварц-діопсидових порід і мармурів, залягаючих серед гнейсів і кристалічних сланців. Родовища даного підтипу широко розвинуті у Росії, Китаї, КНДР, Танзанії.

Родовища другого підтипу утворились у результаті термальної дії гранітних інтрузій на осадові породи із пластами фосфоритів. При цьому, фосфорити були перекристалізовані на апатит. Родовища даного підтипу зустрічаються у Казахстані на хребті Каратау – Чулактау та ін.

Крім вказаних генетичних типів, апатит у вкрапленому вигляді зустрічається у деяких контактово-метасоматичних родовищах серед скарнових мінералів (Канада – Онтаріо, Квебек), у високотемпературних гідротермальних жилах разом із флігопітом (Росія – Слюдяна, Прибайкалля), у середньотемпературних гідротермальних жилах і метасоматичних покладах (Іспанія, Китай). Промислове значення цих генетичних типів невелике.

Родовища фосфоритів поділяються на: 1) осадочні; 2) родовища вивітрювання.

Осадочні родовища.

Всі осадочні родовища фосфоритів є морськими і вони утворюються наступними шляхами: 1) накопичення раковин (мушлей) збагачених фосфором; 2) випадання фосфату з розчину, який виник у придонній частині глибокого моря, а потім винесеного у зону шельфу, де розчин стає нестійким; 3) механічне руйнування раніше утворених фосфоритів хвилями і морськими течіями і перевідкладання їх у вигляді фосфоритових галечників і конгломератів.

Крім того, осадочні родовища поділяються на платформні і геосинклінальні.

Осадочні родовища фосфоритів мають дуже широке розповсюдження: Росія (Руська платформа), Казахстан (Богдановське), Естонія (Маару), Монголія (Хубсугульський басейн), США (Скелясті гори), Марокко, Алжир, Туніс.

До осадочних родовищ також відносяться сучасні скупчення фосфоритових конкрецій на дні континентального шельфу і вздовж материкових схилів. Вміст фосфату у таких конкреціях досягає 30 %.

Родовища вивітрювання.

Родовища фосфоритів, які утворюються шляхом вивітрювання поділяються на залишкові та інфільтраційні. Але практично, у багатьох родовищах присутні як ті, так і інші, тому їх часто називають залишково-інфільтраційними.

Утворення залишкових родовищ пов’язане із вилуговуванням карбонатних порід, які містять фосфатні мінерали, і накопиченням нерозчинного фосфату у корі вивітрювання.

Інфільтраційні родовища утворюються у нижніх горизонтах кори вивітрювання за рахунок фосфатів, які розчиняються у воді, а потім переносяться і перевідкладаються нею.

Великі родовища вивітрювання відомі у США (штати Флорида і Теннессі), Росії (Ашінське, Гірська Шорія) та ін.

2.1 СІРКА